UNIVERZITET SINGIDUNUMFAKULTET ZA POSLOVNU INFORMATIKU

Mladen VeinoviAleksandar Jevremovi

UVOD U RAUNARSKE

MREE

Beograd, 2007. godine

1

Autori:Prof. dr Mladen Veinovi, dipl.in.

Aleksandar Jevremovi, dipl.in.

Recenzenti:Prof. dr Milan MilosavljeviProf. dr Branko Kovaevi

Izdava:UNIVERZITET SINGIDUNUMFAKULTET ZA POSLOVNU INFORMATIKU

Za izdavaa:Prof. dr Milovan Stanii

Dizajn korica:

Godina izdanja:2007.

Tira:200 primeraka

tampa:CICERO-printBeograd

2

1.Uvod .................................................................................................................... 12

1.1. Razlozi za umreavanje .............................................................................. 14

1.1.1 Zajedniko korienje informacija (podataka) .................................... 14

1.1.2 Zajedniko korienje hardvera i softvera ........................................... 15

2.Prenos podataka i osnove komunikacija ............................................................. 17

2.1. Vrste prenosa podataka ............................................................................... 19

2.1.1.Prenos podataka sa komutacijom veza (circuit switched) .................... 20

2.1.2.Prenos podataka sa komutacijom paketa (packett switched) ............... 21

2.1.3.Prenos podataka virtuelnom vezom (virtual circuit) ............................ 22

3.Osnove umreavanja, hardver i softver .............................................................. 23

3.1. Pasivna mrena oprema .............................................................................. 24

3.1.1.Koaksijalni kabl .................................................................................... 25

3.1.2.Kabl sa upredenim paricama ................................................................ 25

3.1.3.Optiki kablovi ...................................................................................... 28

3.1.4.Kablovi i elektromagnetno zraenje .................................................... 29

3.1.5.Strukturno kabliranje ............................................................................ 30

3.2. Aktivna mrena oprema .............................................................................. 32

3.2.1.Ripiter (Repeater) .................................................................................. 32

3.2.2.Hab (Hub) .............................................................................................. 32

3.2.3.Mreni most (Bridge) ............................................................................ 33

3.2.4.Svi (Switch) skretnica ...................................................................... 33

3.2.5.Usmeriva (Router) ............................................................................... 34

3.2.6.Mreni prolaz (gateway) ....................................................................... 36

3.2.7.Bezbednosna barijera (firewall) ............................................................ 36

3.2.8.Proxy ..................................................................................................... 38

3.3. Interfejsi raunara ........................................................................................ 39

3

3.3.1.Mrena kartica ....................................................................................... 39

3.3.2.Modem .................................................................................................. 39

3.3.3.ISDN Terminal Adapter ........................................................................ 39

3.3.4.ADSL/DSL modem .............................................................................. 40

3.4. Protokoli ...................................................................................................... 41

3.4.1.Protokoli bez uspostavljanja veze ......................................................... 43

3.4.2.Protokoli sa uspotavljanjem veze ......................................................... 43

3.5. Standardizacija i organizacije ..................................................................... 44

3.4.1Organizacije za standardizaciju ............................................................. 44

4.Tipovi mrea (kategorizacija) ............................................................................. 46

4.1. Mediji i naini prenosa podataka ................................................................ 48

4.1.1.Kablirane mree .................................................................................... 48

4.1.2.Beine mree ....................................................................................... 52

4.2. Topologije ................................................................................................... 53

4.3. Veliina ....................................................................................................... 55

4.3.1.Lokalna raunarska mrea (Local Area Network, LAN) .................... 55

4.3.2.Regionalna raunarska mrea (Wide Area Network, WAN) ............... 56

4.4. Funkcionalni odnos lanova (arhitektura aplikacija) ................................. 57

4.4.1.Host-based mree .................................................................................. 57

4.4.2.Klijent-server mree .............................................................................. 58

4.4.3.Peer-to-peer (P2P) mree ...................................................................... 64

5.Slojevitost i referentni modeli ............................................................................. 68

5.1. OSI model ................................................................................................... 71

5.2. Internet model (TCP/IP) ............................................................................. 73

6.Fiziki sloj ........................................................................................................... 74

6.1. RS-232 ......................................................................................................... 74

4

6.2. USB (Universal Serial Bus) ........................................................................ 74

6.3. FireWire (IEEE1394) .................................................................................. 75

6.4. IrDA (Infrared Data Association) ............................................................... 75

6.5. Bluetooth ..................................................................................................... 76

6.5.1.Bluetooth proizvodi .............................................................................. 76

6.5.2.Princip rada ........................................................................................... 77

6.6. Ethernet ....................................................................................................... 79

6.7. 802.11 (WiFi) .............................................................................................. 81

6.8. ISDN (Integrated Services Digital Network) ............................................. 83

6.9. xDSL (Digital Subscriber Line) .................................................................. 85

7.Sloj veze .............................................................................................................. 87

7.1. Podela sloja veze ........................................................................................ 89

7.1.1.Kontrola pristupa medijimu (Media Access Control, MAC) ............... 89

7.1.2.Kontrola pristupa .................................................................................. 89

7.1.3.Pristup na osnovu sadraja .................................................................... 92

7.1.4.MAC adresa .......................................................................................... 93

7.1.5.Kontrola logike veze (Logic Link Control, LLC) .............................. 94

7.2. Kontrola toka ............................................................................................... 96

7.3. Kontrola greke ........................................................................................... 97

7.3.1.Izvori greaka ........................................................................................ 97

7.3.2.Detekcija greke .................................................................................... 98

7.3.3.Korekcija greke ................................................................................ 101

7.4. Protokoli na sloju veze - Data Link Protocols .......................................... 103

7.4.1.Asinhroni prenos ................................................................................. 103

7.4.1.1.Asinhroni prenos fajlova ................................................................. 103

7.4.2.Sinhroni prenos .................................................................................. 104

5

7.4.3.Ethernet .............................................................................................. 106

7.5. Efikasnost prenosa .................................................................................... 108

7.6. Ethernet ..................................................................................................... 109

7.6.1.Ethernet (IEEE 802.3) ........................................................................ 109

7.6.2.Osnovni principi Ethernet-a ................................................................ 112

7.6.3.Switched Ethernet ............................................................................... 112

7.7. Address Resolution Protocol (ARP) ......................................................... 113

7.8. Token Ring ................................................................................................ 114

7.9. FDDI (Fiber Distributed Data Interface) .................................................. 114

7.10. 802.11(WiFi) ........................................................................................... 115

7.10.1.Komponenete WLAN-a .................................................................... 116

7.10.2.Princip rada WLAN-a ....................................................................... 117

8.Mreni sloj ......................................................................................................... 119

8.1. Internet Protocol (IP) ................................................................................ 120

8.1.1.Internet Protocol verzije 4 (IPv4) ....................................................... 120

8.1.2.Mree i klase mrea ............................................................................ 121

8.1.3.Specijalni opsezi adresa ...................................................................... 123

8.1.4.CIDR (Classless Inter-Domain Routing) .......................................... 124

8.1.5.Maska pod-mree ................................................................................ 125

8.1.6.Primer podele mree klase C na podmree ........................................ 128

8.2. Internet Protocol verzije 6 (IPv6) ............................................................. 131

8.2.1.Zaglavlje IPv6 paketa ......................................................................... 131

8.2.2.IPv6 adresiranje .................................................................................. 134

8.2.3.Kompatibilnost sa IPv4 ....................................................................... 135

8.3. Internet Control Message Protocol (ICMP) ............................................. 136

8.4. Internet Group Management Protocol (IGMP) ........................................ 139

6

8.5. Internetwork Packet Exchange (IPX) ....................................................... 141

8.6. IPsec .......................................................................................................... 142

9.Transportni sloj ................................................................................................. 144

9.1. Transmission Control Protocol (TCP) ...................................................... 147

9.1.1.TCP segmenti ...................................................................................... 148

9.1.2.Uspostavljanje i prekid veze ............................................................... 151

9.1.3.Pouzdanost i performanse ................................................................... 152

9.2. User Datagram Protocol (UDP) ................................................................ 154

9.3. Stream Control Transmission Protocol (SCTP) ....................................... 156

9.4. Sequenced Packet Exchange (SPX) protokol ........................................... 157

9.5. Internet SCSI (iSCSI) ............................................................................... 158

10.Sloj aplikacije .................................................................................................. 159

10.1. Telnet ....................................................................................................... 160

10.1.1.Secure Shell (SSH) ........................................................................... 162

10.1.2.Remote Desktop ................................................................................ 163

10.2. Domain Name System (DNS) ................................................................. 164

10.2.1.Istorijat problema i reenja ............................................................... 165

10.2.2.Hosts fajlovi ...................................................................................... 166

10.2.3.Teorija rada DNS-a ........................................................................... 168

10.2.4.Keiranje kod DNS-a ........................................................................ 172

10.3. File Transfer Protocol (FTP) ................................................................... 174

10.3.1.Ciljevi i mane .................................................................................... 174

10.3.2.Sigurni FTP ....................................................................................... 175

10.4. Elektronska pota (E-mail) ..................................................................... 176

10.4.1.Principi rada e-mail servisa .............................................................. 176

10.4.2.Protokoli e-mail servisa .................................................................... 178

7

10.5. SMB/CIFS ............................................................................................... 179

10.6. HTTP, WWW i Web 2.0 ......................................................................... 180

10.6.1.Nastanak i uloga Web servisa ........................................................... 180

10.6.2.Nosee komponente Web servisa ..................................................... 182

10.6.3.HyperText Transfer Protokol (HTTP) .............................................. 183

10.6.4. Format dokumenata (HTML) .......................................................... 184

10.6.5.Server (Web/HTTP server) ............................................................... 185

10.6.6.Klijent (Web ita) ............................................................................ 186

10.6.7.Adresa dokumenta/resursa (URI/URL) ............................................ 188

10.6.8.Evolucija Web servisa ...................................................................... 189

10.6.9.Razvoj serverskog dela Web-a ......................................................... 190

10.6.10.Razvoj klijentskog dela Web-a ....................................................... 193

10.6.11.Razvoj HTTP protokola .................................................................. 195

10.6.12.XHTML, CSS, XML, XSLT .......................................................... 196

10.6.13.Nastanak i razvoj Web direktorijuma i pretraivaa ...................... 198

10.6.14.Ostali izvedeni servisi ..................................................................... 199

10.6.15.Web 2.0 (Web aplikacije) ............................................................... 200

10.7. Network Time Protocol (NTP) ............................................................... 201

10.8. Simple Network Management Protocol (SNMP) ................................... 202

10.9. Voice over IP (Internet telefonija) .......................................................... 203

10.10. Instant Messaging ................................................................................. 204

10.11. Video-konferencija ................................................................................ 205

11. Bezbednost, dostupnost i performanse .......................................................... 206

11.1. Mogui napadi i zatite raunarskih mrea ............................................ 208

11.2. Firewall .................................................................................................... 211

11.3. IDS i IPS sistemi ..................................................................................... 214

8

12.Operativni sistemi raunara i mrena podrka ................................................ 215

12.1. Realizacije mrene podrke u operativnim sistemima ........................... 216

12.2. Unix/Linux operativni sistemi ................................................................ 219

12.2.1.Konfiguracioni fajlovi ....................................................................... 220

12.2.2.Alati za podeavanje mrenih parametara ........................................ 221

12.2.3.Alati za proveru rada mree i reavanje problema ........................... 222

12.2.4.Alati vezani za Dial-Up mree ......................................................... 223

12.2.5.Mreni klijenti i servisi ..................................................................... 223

12.2.6.Podeavanje mrenih interfejsa (ifconfig) ........................................ 225

12.2.7.Primer mrene podrke u OS Linux 2.6.15 ...................................... 227

9

PredgovorKnjiga Uvod u raunarske mree namenjena je studentima Fakulteta za poslovnu informatiku Univerziteta Singidunum za pripremu ispita iz predmeta Raunarske mree. Rezultat je viegodinjeg rada autora u oblastima umreavanja, mrenog programiranja, komunikacija i zatite podataka u raunarima i mreama. Pored svoje osnovne namene knjiga moe biti od koristi svim inenjerima koji se u praksi susreu sa umreavanjem, projektovanjem, instalacijom i administriranjem raunarskih mrea. itaoci e u njoj nai osnovne koncepte i principe umreavanja, opis slojevite arhitekture i funkcije pojedinih slojeva kao i njihove protokole, ali i detaljne prikaze najvanijih Internet protokola i savremenih servisa na aplikativnom nivou.

U uvodnom delu predstavljeni su osnovni pojmovi u umreavanju i analizirane su glavne komunikacione funkcije koje postoje kod svih mrea nezavisno od njihove veliine. Zatim se prikazuje pasivna i aktivna mrena oprema, objanjava se svrha i znaaj raunarskih protokola i predstavljaju se najvanije organizacije za standardizaciju u ovoj oblasti. Podela raunarskih mrea se moe izvriti na vie naina, a u ovoj knjizi su razmatrane mree u odnosu na komunikacione medijume, toplogiju, veliinu i funkcionalni odnos lanova u mrei. U nastavku se preko OSI i TCP/IP modela obrauju fiziki sloj, sloj veze podataka mreni i transportni sloj i sloj aplikacija. Na fizikom sloju analiziraju se i ine i beine komunikacije, a u sloju veze podataka osnovne tehnike za pristup komunikacionom medijumu, formiranje okvira podataka i razliite tehnike za prevenciju, detekciju i korekciju greaka u prenosu. U raunarskim mreama poseban znaaj imaju sledea dva sloja: mreni i transportni. U okviru mrenog sloja detaljno su prikazane tehnike adresiranja po standardima IPv4 i IPv6, kao i karakteristini protokoli na ovom sloju ICMP, IGMP, IPX i IPsec. U transportnom sloju koji je odgovoran za isporuku paketa sa kraja na kraj mree, razmatrana su dva osnovna protokola: TCP i UDP, kao i SCTP, SPX i SCSI interfejs. Sloj aplikacije je detaljno objanjen. Prikazani su servisi na ovom sloju kao to su Telnet, FTP, E-mail, Internet telefonija, video-konferencija i sl. Ukazujemo na detaljno objanjeno funkcionisanje DNS-a i Web servisa kao danas najire prihvaenih servisa na Internetu. Knjiga obuhvata i osnove bezbednosti i dostupnosti resursa u mrei kroz analizu moguih napada, ulogu firewall-a, IDS-a i IPS-a. Na kraju je dat prikaz mrene podrke za Unix/Linux operativne sisteme.

U naslovu ove knjige stoji preambula da ona predstavlja uvod zbog kompleksnosti i obima materijala koji se predstavlja. Autori su svesni da nisu obraeni svi aspekti u umreavanju, ali je osnovna vodilja autora bila da se studentima omogui to bre i kvalitetnije savladavanje predvienog nastavnog gradiva. Ako su zbog kratkog roka za pisanje trenutno izostavljeni pojedini

10

klasini delovi, sa druge strane, posebna panja je posveena savremenim principima, standardima i protokolima u aktuelnim raunarskim mreama.

Knjiga predstavlja prvo izdanje i sve primedbe i sugestije italaca su dobro dole.

Beograd, 2007. godine.....................................................................................Autori

11

1. UvodPotreba za informacijama naterala je oveka da uspostavlja veze sa raznim izvorima informacija i da stvara mree preko kojih e sebi olakati prikupljanje, prenos, skladitenje i obradu podataka. Naglim razvojem raunarske tehnologije poslednjih godina (poveanje performansi uz pad cena) i sa pravom eksplozijom Interneta, broj korisnika raunara i raunarskih mrea raste vrtoglavom brzinom. Sa sve monijom raunarskom opremom svakodnevno se uvode novi servisi, a istovremeno se u umreavanju postavljaju vii standardi. Vremenom su se mreni sistemi razvijali da bi danas dostigli nivo praktinog efikasnog okruenja za razmenu podataka.

Poeci umreavanja vezuju se za prve telegrafske i telefonske linije kojima su se prenosile informacije do udaljenih lokacija. Dostupnost i fleksibilnost tehnologija dananjih savremenih raunarskih mrea omoguava da se sa bilo koje take na planeti moe povezati na mreu i doi do eljenih informacija. U poreenju sa nekadanjom cenom korienja servisa mrea, cena eksploatisanja dananjih mrea je sve nia. Raunarske mree su danas nezamenjivi deo poslovne infrastrukture, kako velikih, tako i malih organizacija. Poznavanje tehnologije i korienje mrea ak izlazi iz okvira primene u poslovanju (koje moe da obezbedi poslovnu prednost organizacijama - npr. elektronska trgovina omoguava i malim firmama konkurentnost na tritu) i zalazi u ostale aspekte ivota oveka postajui deo opte kulture.

Raunarska mrea moe biti prost skup dva ili vie raunara, koji su povezani adekvatnim medijumom i koji meusobno mogu da komuniciraju i dele resurse. Koristi se za prenos kako digitalnih tako i analognih podataka, koji moraju biti prilagoeni odgovarajuim sistemima za prenos. Mreom se prenose raunarski podaci, govor, slika, video, a aplikacije na stranama korisnika mogu biti takve da se zahteva prenos podataka u realnom vremenu (govor, video i sl.) ili to ne mora biti uslov (elektronska pota, prenos datoteka i sl.). Mrea se sastoji od raunara, medijuma za prenos (ica, optiko vlakno, vazduh i sl.) i ureaja kao to su vorita, svievi, ruteri itd. koji ine infrastrukturu mree. Neki od ureaja, kao to su mrene kartice, omoguavaju vezu izmeu raunara i mree.

Svaka mrea se moe svesti na sledee dve osnovne celine: hardversku i softversku. Hardversku celinu sainjavaju mreni vorovi (nods) u kojima se vri obrada informacija, fiziki spojni putevi i deljeni resursi. vorovi su delovi mrea u kojima dolazi do obrade podataka. Postoje dve vrste vorova: vorovi u kojima se vri stvarna obrada i oni predstavljaju ciljne vorove (hosts), i vorovi kojima je uloga da usmeravaju informacije (routers). Deljeni resursi su hardverski (tampai, ploteri, faks maine, diskovi i sl.) ili softverski elementi (datoteke, baze, aplikacije i sl.). Softversku celinu mree ine protokoli pravila

12

po kojima se vri komuniciranje (razmena podataka) u mrei, operativni sistemi koji su u direktnoj komunikaciji sa hardverom raunarskog sistema (i imaju podrku za mreni hardver i mrene protokole) i korisniki mreni softver.

Deljeni resurs

Router

Ciljni vor (host)Spojni put

Slika 1.1 Osnovna arhitektura mree

13

1.1. Razlozi za umreavanjeDanas kada su raunari relativno dostupni svakom i uz to su izuzetno moni, umreavanje poveava efikasnost i smanjuje trokove poslovanja. Osnovni razlozi za umreavanje su:

zajedniko korienje informacija

zajedniko korienje hardvera i softvera

Konkretnije, raunari koji su u mrei mogu zajedniki da koriste:

dokumenta (memorandume, tabelarne proraune, fakture, itd.)

elektronsku potu

softver za obradu teksta

softver za praenje projekata

ilustracije, fotografije, audio i video datoteke

tampae

faks maine

modeme

CD-ROM jedinice i druge prenosive jedinice

...

1.1.1 Zajedniko korienje informacija (podataka)Mogunost brzog i jeftinog zajednikog korienja informacija jedna je od najpopularnijih upotreba mrene tehnologije. Elektronska pota je ubedljivo najkorieniji servis Interneta. Mnoge firme su znaajno ulagale u mree zbog isplativosti elektronske pote i programa planiranja. Kada postoji zajedniko korienje podataka, smanjuje se korienje papira, poveava efikasnost, a skoro svaka vrsta podataka je istovremeno na raspolaganju svima kojima je potrebna.

Postoje i situacije vezane za zajedniko korienje podataka kod kojih raunarske mree ne samo da smanjuju trokove ve su i jedini nain na koji je ono izvodljivo. Dananje poslovne sisteme karakterie to krae vreme za odgovor na zahteve klijenata kao jedan od glavnih parametara konkurentnosti. Korienjem adekvatnih informacionih sistema zasnovanih na raunarskim mreama poslovni sistemi su u mogunosti da pored toga to informacije pruaju neuporedivo bre u

14

odnosu na ostale naine informisanja (linim kontaktom, telefonom, faksom i sl.) te informacije dostave sa daleko veom tanou (manjom verovatnoom greke).

Kao jo jedan reprezentativan primer zajednikog korienja podataka putem raunarskih mrea treba navesti i Web servis Internet mree a pre svega pretraivae Web-a. Korienjem pretraivaa korisnici imaju besplatan pristup milijardama dokumenata na Web-u iji izbor mogu odrediti pomou rei karakteristinih za oblast koja ih interesuje.

1.1.2 Zajedniko korienje hardvera i softveraPre pojave raunarskih mrea, bilo je neophodno da svaki korisnik ima svoj tampa, ploter, faks ili drugi periferijski ureaj. Jedini nain da vie korisnika koristi isti ureaj je bio da se naizmenino koristi raunar sa kojim je taj ureaj povezan.

tampaPloter Faks

Samostalan PC Samostalan PC Samostalan PC

Slika 1.2 Samostalne PC konfiguracije

Pojava mrea je otvorila mogunost da vie korisnika istovremeno koristi zajednike informacije, ali i periferijske ureaje. Ukoliko je tampa neophodan veem broju korisnika koji su u mrei, svi mogu da koriste zajedniki mreni tampa. Mnogo je bolje investirati u jedan kvalitetan ureaj (npr. tampa) nego u desetine slabijih i loeg kvaliteta.

15

tampa

Medijum za povezivanje

Ploter Faks

Umreen PC Umreen PC Umreen PC Umreen PC

Umreen PC

Slika 1.3 Zajedniko korienje hardvera u mrenom okruenju

Mree se mogu upotrebiti i za zajedniko i standardizovano korienje aplikacija, kao to su programi za obradu teksta, programi za tabelarne proraune ili baze podataka, u situacijama kada je bitno da svi koriste iste aplikacije i iste verzije tih aplikacija. Na ovaj nain se dokumenti jednostavno zajedniki koriste, a postoji i dodatna efikasnost u tom smislu da je jednostavnije i bolje da ljudi potpuno savladaju jedan program, nego da moraju da rade sa etiri ili pet razliitih programa. Kada su raunari umreeni, to znaajno pojednostavljuje i njihovu podrku. Za jednu kompaniju je daleko efikasnije kada tehniko osoblje odrava jedan operativni sistem i kada su svi raunari identino podeeni prema konkretnim potrebama te kompanije.

Veoma esto raunari u mrei poseduju iste mogunosti po pitanju procesorske snage i radne memorije to znai da su u stanju da podjednako efikasno obave isti zadatak. Meutim, esto jedan od raunara ima pristup odreenim resursima koji nisu dostupni ostalim raunarima. Ovakva kontrola pristupa je najee uslovljena bezbednosnim aspektima a moe biti i posledica nemogunosti konkurentnog pristupa resursu. U takvoj situaciji softver privilegovanog raunara omoguava indirektan pristup resursu ostalim raunarima.

16

2. Prenos podataka i osnove komunikacijaRaunarska mrea se moe posmatrati kao komunikacioni sistem, gde se informacija generisana na predajnoj strani (izvorite poruke) dostavlja eljenom odreditu. Osnovni elementi komunikacionog sistema su:

Izvor (source) generie podatake za prenos. Predajnik (transmitter) transformie generisane podatke u oblik

pogodan za prenos (npr. modem digitalne podatke iz PC raunara transformie u analogni signal koji se moe preneti preko javne telefonske mree - PSTN).

Prenosni sistem (tramission sistem) moe biti jednostavna linija ili kompleksna mrea koja spaja izvor i odredite.

Prijemnik (receiver) prihvata signal iz prenosnog sistema i transformie ga u oblik pogodan za odredite.

Odredite (destination) prihvata prenete podatke.

Izvor Predajnik Sistemprenosa Prijemnik Odredite

Slika 2.1 Model komunikacionog sistema

Kljuni poslovi u komunikacionom sistemu su:

Povezivanje (interfacing) ureaja na komunikacioni sistem; Generisanje signala (signal generation) propagacija, regeneracija,

domet itd.; Sinhronizacija (synchronization) predajnika i prijemnika; Razmena podataka (exchange management) prema odgovarajuem

protokolu; Otkrivanje i ispravljanje greaka (error detection and correction) npr.

kod slanja datoteka; Kontrola toka (flow control) - usaglaavanje brzine slanja i brzine

prijema podataka; Adresiranje i usmeravanje (addressing and routing) im postoji vie

od dva uesnika; Oporavak (recovery) mogunost da se transfer podataka nastavi od

mesta prekida;

17

Formatiranje podataka (message formatting) - dogovor uesnika o duini i strukturi podataka koji se prenose;

Zatita (security) na prenosnom putu, autentinost podataka; Upravljanje mreom (network management) mrea je kompleksan

sistem, koji ne radi sam po sebi. Neophodno je mreu konfigurisati, nadgledati (monitorisati), intervenisati i inteligentno planirati za buduu namenu.

18

2.1. Vrste prenosa podatakaU raunarskim mreama postoje dva osnovna naina prenosa podataka. Kod prvog naina, koji je stariji, veza izmeu izvorita poruke i odredita uspostavlja se kroz vorove mree, na nain da se zauzima kompletan spojni put. Karakteristian primer je javna telefonska komutirana mrea. Drugi tip je paketski nain prenosa, gde se poruka deli u manje celine pakete (okvire), a kroz mreu se paketi mogu preusmeravati po razliitim spojnim putevima. Ovakav nain prenosa je karakteristian kod Interneta. Postoji i trei nain prenosa podataka, a odnosi se na paketski prenos podataka gde svi paketi prolaze isti spojni put.

19

2.1.1. Prenos podataka sa komutacijom veza (circuit switched)U ovom tipu prenosa podataka izmeu dva uesnika u komunikaciji uspostavlja se vrsta direktna veza, a ukupna informacija se prenosi putanjom koja je utvrena u toku uspostave veze. Na primer, ako raunar PC1 eli da komunicira sa raunarom PC2 prvo se uspostavlja veza izmeu ova dva raunara i ta veza postoji samo za dati prenos podataka. Ako neki trei raunar poeli da komunicira sa raunarom PC2 u tom trenutku, to nee biti mogue po istom spojnom putu. Takoe, komunikacija bilo koja druga dva uesnika ne moe da se odvija zauzetim spojnim putem. Osnovna karakteristika ovakvog naina prenosa podataka je da se podaci mogu prenositi uspostavljenom vezom maksimalnom brzinom koja je mogua, tj. u potpunosti se moe koristiti kompletan frekvencijski opseg uspostavljenog spojnog puta (komunikacionog kanala) za prenos podataka.

R1

R2

R4

R5

R3 R6

PC1

PC2

Slika 2.2 Prenos podataka sa komutacijom veza

20

2.1.2. Prenos podataka sa komutacijom paketa (packett switched)

Kod ovog naina prenosa podataka izmeu dva uesnika, prvo se informacija koja se razmenjuje deli u pakete ija struktura (duina paketa, redni broj, adresa odredita, prioritet i sl.) odgovara noseim protokolima. Paketi se upuuju do prvog vora u mrei (rutera), a u svakom ruteru se vri nezavisno usmeravanje paketa. Izbor putanje u ruterima se vri na osnovu vie kriterijuma koji vae u datom trenutku. Paketi prolaze razliite putanje od izvorita do odredita. Na odreditu se vri slaganje paketa u prvobitan redosled da bi se dobila potpuna informacija. Ovakav nain prenosa podataka je karakteristian za raunarske mree gde veinu mrenog saobraaja ine kratki naleti podataka sa praznim prostorom izmeu i koji su obino vremenski dui od popunjenih. Sutina ovakvog naina prenosa podataka je da se u praznim prostorima mogu slati paketi koje alje neki trei uesnik. Dakle, podaci od razliitih izvorita mogu prolaziti istim spojnim putem. Ovo je daleko ilaviji nain prenosa, zato to paketi najee mogu da nau bar jedan slobodan spojni put. Mana je to je efektivna brzina slanja podataka na ovaj nain manja od maksimalne koju dozvoljava propusni opseg kanala, zato to ga koriste vie uesnika u komunikaciji.

R1

R2

R4

R5

R3 R6

PC1

PC2

P1 P1P1

P1

P1

P2

P2

P2 P2

P2P3P..P..PN

P1

P..

Slika 2.3 Prenos podataka sa komutacijom paketa

21

2.1.3. Prenos podataka virtuelnom vezom (virtual circuit)Ovaj nain prenosa podataka se takoe odnosi na paketski prenos. Meutim, paketi se usmeravaju na isti spojni put izmeu dva raunara. Virtuelna kola su permanentnog tipa to znai da kada se jednom definiu putanje, retko ili nikada se ne menjaju. Ovo je zapravo softverska zamena za hardverska reenja ovog tipa. Podaci i dalje putuju kroz mreu (povezani vorovi) ali tano odreenom putanjom. Svaki paket, pored karakteristinih polja koje nosi, ima i obeleje koje ukazuje na datu virtuelnu vezu. Skoro sve mree koje imaju intenzivan saobraaj na mrei koriste ovu metodu definisanja putanje. Prednost ovakvog naina prenosa paketa je da se krajnjim aplikacijama moe obezbediti odgovarajui kvalitet usluge. Na primer, kod interaktivnog prenosa govora kroz mreu, vano je obezbediti da paketi podataka, kojima je kodovan govor, do prijemnika stiu istom brzinom, tj. da ne postoji varijacija u kanjenju. U mreama sa komutacijom paketa, pojedini paketi mogu da pronalaze drastino razliite putanje (razliito vreme prenosa), to moe dovesti do problema na prijemu nerazumljiv govor. Samo virtuelnim kolima se moe obezbediti zahtevani kvalitet usluge. Zbog prenosa kroz mreu postoji kanjenje, ali je ono identino za sve pakete i za dati signal nije od interesa.

R1

R2

R4

R5

R3 R6

PC1

PC2

P1

P1P1

P2

P2

P2

P2

P2P3P..P..PN

P1

P..

P1P..

P..P..

Slika 2.4 Prenos podataka virtuelnim kolima

22

3. Osnove umreavanja, hardver i softverKao osnovne elemente raunarske mrene komunikacije moemo izdvojiti:

1. komunikacioni kanal (vod)

2. hardver raunara

3. operativni sistem

4. korisnike procese (aplikacije)

Slika X - Elementi raunarskih mrea

Kod direktne komunikacije dva raunara na oba uesnika poseduju sve elemente osim u sluajevima kada se komunikacija inicira/zavrava na nivou operativnog sistema ili kada je u pitanju kontrolna komunikacija na nivou mrenog hardvera. Meutim, kod kompleksnijih mrea komunikacija krajnjih vorova moe biti posredna i odvijati se preko jednostavnih mrenih ureaja koji se sastoje od hardvera sa ugraenim funkcijama i interfejsima ili preko kompleksnih mrenih ureaja koji u sebi sadre specijalizovani mreni operativni sistem. Komunikacioni kanali i elementi koji ih povezuju sa mrenim interfejsima raunara/ureaja nazivaju se pasivnom mrenom opremom. Mreni ureaji koji u sebi sadre i hardver/firmver/softver sposoban za analizu i modifikaciju noseih signala nazivaju se aktivnom mrenom opremom. Pravila po kojima se komunikacija vri na svim pomenutim nivoima nazivaju se protokolima.

Za uspenu komunikaciju izmeu krajnjih lanova mree potrebno je obezbediti funkcionalnost na svim nivoima. U sluaju da raunari/ureaji nemaju adekvatnu podrku za hardver ili protokole na kojima se bazira raunarska mrea, komunikacija nee biti mogua.

23

3.1. Pasivna mrena opremaPasivna mrena oprema predstavlja najjednostavniju komponentu raunarskih mrea. Atribut pasivna potie od ciljne karakteristike komponenti ove kategorije da nad mrenim saobraajem ne izvre nikakvu izmenu. Pasivne komponente mree ine:

utinice kablovi paneli za prespajanje i za zavravanje kablova (patch panel) kablovi za prespajanje (patch cabel) rek ormani kanalice za voenje kabla ...

Za prenos signala izmeu raunara veina dananjih mrea koristi kablove koji se ponaaju kao mreni prenosni medijumi. Postoji mnogo razliitih tipova kablova koji mogu da se primene u razliitim situacijama. Njihov broj je izuzetno veliki i obuhvata vie od 2000 razliitih tipova. Veina dananjih mrea koristi tri osnovne vrste kablova:

koaksijalne kablove kablove sa upredenim paricama (twistedpair) optike kablove

Kroz upredene parice i koaksijalni kabl prenose se elektrini signali, dok se kroz optika vlakna prenose signali u vidu svetlosnih impulsa. Za ispravan rad mree potrebno je da se kablovski sistem (kablovi i prikljuni elementi) formira od komponenti koje zadovoljavaju odreene tehnike standarde.

Kablovi koji se koriste u jednoj mrei zavise od vie parametara:

binarni protok

pouzdanost kabla

maksimalnu duinu izmeu vorova

zatitu od elektrinih smetnji

poduno slabljenje

tolerancije u oteanim uslovima rada

24

cenu i optu raspoloivost kabla

lako povezivanje i odravanje

...

3.1.1. Koaksijalni kablKoaksijalni kablovi su u jednom periodu bili najrasprostranjeniji mreni medijum za prenos podataka, i to iz vie razloga: relativno su jeftini, laki, fleksibilni i jednostavni za rad. U svom najjednostavnijem obliku, koaksijalni kabl se sastoji od bakarne ice u sredini, oko koje se nalazi najpre izolacija, a zatim sloj od upletenog metala (irm) i, na kraju, spoljanji zatitni omota. Svrha ovog oklopa je da apsorbuje elektromagnetne smetnje ili um, i time sprei njihovo meanje sa podacima koji se prenose. Kablovi koji imaju jedan sloj izolacije i jedan sloj od upletenog metala zovu se i kablovi sa dvostrukom zatitom. Postoje, takoe, i kablovi sa etvorostrukom zatitom (dva sloja izolacije i dva sloja irma), koji se primenjuju u sredinama sa jakim elektromagnetnim smetnjama.

Slika 3.1 Slojevi koaksijalnog kabla

Bakarni provodnik (ica) u sredini kabla prenosi elektromagnetne signale koji predstavljaju kodirane raunarske podatke. Ovaj provodnik moe biti od punog metala, ili u obliku vie upletenih ica. Ukoliko je od punog metala, onda je to obino bakar. Provodnik je obloen dielektrinim izolacionim slojem koji ga odvaja od irma. irm ima ulogu uzemljenja i titi provodnik od elektrinog uma i presluavanja.

3.1.2. Kabl sa upredenim paricamaKabl sa upredenim paricama (twisted pair cable) se sastoji od parova izolovanih bakarnih ica koje su obmotane (upredene) jedna oko druge. Upredanje se vri u cilju otklanjanja elektromagnetnih smetnji. Broj uvrtaja po metru ini deo specifikacije tipa kabla jer to je broj uvrtaja po metru vei, vea je otpornost

25

kabla na elektromagnetne smetnje. Na slici 3.2 prikazana su dva tipa ovog kabla: kabl sa neoklopljenim (Unshielded Twisted-Pair, UTP) i oklopljenim (Shielded Twisted-Pair, STP) paricama.

Slika 3.2 Kablovi sa neoklopljenim i oklopljenim paricama

Grupe parica se obino nalaze u zatitnom omotau i zajedno sa njim ine kabl. Pravila strukturnog kabliranja, koje se danas skoro iskljuivo koristi za formiranje raunarskih mrea, propisuju da se za povezivanje raunara moraju koristiti etvoroparini kablovi. Upredanjem se ponitava elektrini um od susednih parica, ili ostalih izvora, kao to su motori, releji, transformatori i energetska instalacija. S obzirom da je problem elektromagnetne zatite veoma ozbiljan, neki proizvoai (IBM, evropske firme) su razvili tzv. oklopljene kablove, koji oko parica imaju odreenu elektrino provodnu strukturu koja prua znatno vei nivo zatite. U praksi postoje tri tipa oklopljenih kablova: FTP, S-FTP i STP.

26

Slika 3.3 Presek: Kablovi sa neoklopljenim i oklopljenim paricama

FTP kabl je napravljen tako da su etiri parice potpuno obavijene tankom metalnom folijom. Ova folija svoju zastitnu funkciju obavlja tako to zahvaljujui visokoj impedansi reflektuje spoljne, ometajue, elektromagnetne signale na uestanostima veim od 5 MHz i tako im onemoguava prodor do samih parica. Po odnosu cena/performanse u praksi su se najbolje pokazali FTP kablovi, tako da se oni najee i koriste.

Bakarne ice kablova sa uvrnutim paricama se sa hardverskim mrenim interfejsom raunara (npr. mrenom Ethernet karticom) ne povezuju zasebno i direktno ve putem odgovarajuih konektora. Najee korieni tip konektora je RJ (Registered Jack) i on se, u vie varijanti, koristi kod telefonskih i raunarskih mrea.

Slika 3.4 Konektor RJ45 i utinica

Najei RJ konektori su:

RJ11 - jedna telefonska linija

RJ14 - dve telefonske linije

RJ12 i RJ25 - tri telefonske linije

RJ45 Ethernet raunarska mrea

Kablovi sa upredenim paricama za povezivanje sa raunarima koriste RJ-45 konektore.

Za povezivanje bakarnih ica sa konektorima koristi se poseban tip alata - tzv. kleta za krimpovanje. Ovaj alat najee ima mogunost za rad sa RJ45 i RJ11 konektorima. Raspored ica pri povezivanju je odreen standardima 568A i 568B. Ovi standardise koriste kod raunarskih mrea (RJ45 konektori). 568A je predloeni standard. Kablovi koji kombinuju 568A i 568B standarde se koriste za direktno povezivanje dva raunara.

27

3.1.3. Optiki kabloviKod ove vrste kablova, optika vlakna prenose digitalne signale u obliku modulisanih svetlosnih impulsa. Kablovi od optikih vlakana ne podleu elektrinim smetnjama, imaju najmanje slabljenje signala du kabla i podravaju izuzetno velike brzine prenosa podataka na velikim udaljenostima. Koriste se i u sluajevima kada LAN mrea treba da povee vie objekata, gde se sa bakarnim kablovima mogu oekivati problemi sa uzemljenjem i atmosferskim pranjenjima. Optike veze osim velike brzine prenosa obezbeuju i potrebno galvansko razdvajanje instalacija. esto se postavljaju u objektima, u sluajevima kada se predvia veliki mreni saobraaj izmeu spratnih razvoda u odnosu na centar mree.

Slika 3.5 Totalna refleksija kod prenosa kroz optiko vlakno

Sistemi prenosa sa optikim kablovima se sastoje iz tri osnovna funkcionalna dela, a to su predajnik (izvor svetlosti LED ili laserska dioda), optiko vlakno i prijemnik (foto senzor). Standardni elektrini signal se dovodi na LED ili lasersku diodu koje vre konverziju u svetlost, zatim se svetlost ubacuje u optiko vlakno na ijem drugom kraju je prijemnik koji vri opto-elektrinu konverziju posle koje se dobija standardni elektrini signal. Princip po kome se informacija prenosi po optikom vlaknu bazira se na fizikom fenomenu pod nazivom totalna refleksija. Svako optiko vlakno se sastoji iz jezgra koga ini staklo odreenog indeksa prelamanja i omotaa presvuenog preko jezgra. Ovaj omota je takoe od stakla, ali ono ima drugu vrednost indeksa prelamanja. Svetlost se ubacuje u jezgro pod odreenim uglom potrebnim da doe do totalne refleksije, zbog koje se svetlosni zrak neprestalno odbija od granine povrine jezgro/omota putujui tako kroz vlakno do prijemnika.

28

jezgroomota

omota

Slika 3.6 Kabl sa optikim vlaknom

Optika vlakna se mogu podeliti u dve osnovne grupe: na monomodna (singlemode) koja su tanja i omoguavaju prostiranje samo jednog svetlosnog zraka, i multimodna (multimode) koja su deblja i omoguavaju istovremeno prostiranje vie zraka od vie razliitih izvora. U tehnolokom procesu je mnogo jednostavnije (a time i jeftinije) proizvesti vlakno veeg prenika jezgra. To je razlog zbog kog se multimodna vlakna ee koriste. Pored toga, u vee jezgro je mnogo lake ubaciti svetlost iz izvora, pa su i predajnici jeftiniji jer svetlosni snop izvora ne mora biti toliko fokusiran kao u sluaju korienja monomodnog vlakna. Dakle, celokupni sistem baziran na multimodnom vlaknu je jeftiniji i takvi sistemi su danas dominantni kod lokalnih raunarskih mrea. Sa druge strane, zbog veih rastojanja koja je potrebno premostiti, u telekomunikacijama su dominantna monomodna vlakna. Kod raunarskih mrea svaki link (veza) zahteva dva vlakna jedan za predaju a drugi za prijem.

3.1.4. Kablovi i elektromagnetno zraenje Elektromagnetno zraenje se nalazi svuda oko nas i praktino je nemogue nai sredinu u kojoj ga nema poto izvore predstavljaju radio i TV predajnici, mobilni telefoni, raunari, rashladni ureaji i sl. Do nedavno je samo upredanje parica (UTP) predstavljalo dovoljnu zatitu. Naime, propusni opsezi koje su zahtevale aplikacije u prolosti su bili daleko ispod 30 MHz, to je gornja granica zatite upredanjem. Dananje aplikacije koriste propusne opsege reda veliine 100 MHz, to ako se u obzir uzme i injenica da difuzne radio stanice emituju u opsegu od 88 do 108 MHz, povlai zakljuak da je pored upredanja potreban jo jedan nivo zatite. Ovaj nivo zatite pruaju FTP i STP kablovi. Kod FTP kablova se koristi aluminijumska folija debljine 25 mikrona koja je obmotana oko uporednih parica i koja usled povrinskog efekta odvodi indukovano elektromagnetno zraenje na masu. Na ovaj nain, dananji kablovi su zatieni do 600 MHz. STP kablovi su jo otporniji na elektromagnetno zraenje, ali su znatno skuplji. Za potpunu zatitu od elektromagnetnog zraenja, najpouzdanije ali i najskuplje reenje

29

predstavljaju optiki kablovi.

3.1.5. Strukturno kabliranjeZa formiranje LAN mree potrebno je obezbediti niz tehnikih preduslova. Svaki projekat LAN mree zapoinje detaljnim snimanjem lokacije sa ciljem da se prikupe potrebni podaci, kao to su postojee stanje instalacija, graevinske osnove objekta, kao i detalji energetskog uzemljenja. Dalji postupci se sastoje od preliminarnog odreivanja horizontalnih i vertikalnih kablovskih trasa i razmetaja razvodnih ormana.

Savremene raunarske mree se u najveem broju sluaja realizuju po principu strukturiranog kabliranja, kojim treba da se obezbedi i objedini prenos svih informacija u jednom poslovnom sistemu. Osim kvalitetnog prenosa podataka, ovim sistemom se moe obavljati i prenos telefonskih, video, upravljakih i alarmnih signala. Sutinsku prednost strukturnog kabliranja predstavlja korienje jedinstvenog kablovskog sistema za sve instalacije kojima se prenose bilo kakve informacije u propusnom opsegu do 600 MHz. Jedini interfejs ka korisniku je zidna utinica sa RJ 45 konektorima na koju se moe prikljuiti bilo raunar, bilo telefon (ili oba) i koja dalje kablovskim sistemom vodi do odgovarajuih razdelnika i aktivnih ureaja (telefonske centrale ili svieva). Struktura mree je takva da se posle instaliranja, bez ikakve intervencije na samim kablovima cela mrea moe prekonfigurisati na potpuno drugaiji nain, u zavisnosti od potrebe korisnika. To se postie na samim razdelnicima, koji su posebno konstruisani za lako i jednostavno prespajanje i konfigurisanje mree po elji. Ova opcija naroito dolazi do izraaja u situacijama kada se vri menjanje fizikog rasporeda radnih mesta po zgradi. Odgovorni administrator vri prespajanje na odgovarajuim razdelnicima i sve to korisnik na novom radnom mestu treba da uradi jeste da prikljui svoj telefon i raunar u zidnu utinicu i da radi. Njegov raunar je povezan na isti nain u raunarsku mreu, njegov telefon je na istom lokalu kao i ranije. Osim velike fleksibilnosti koju prua, strukturno kabliranje zahvaljujui svojoj sistematinosti, omoguava jednostavno i efikasno administriranje mreom, lako proirivanje instalacije i to je moda i najvanije, potpuno je nezavisno od tipa aktivnih ureaja koji se koriste kako za telefonsku, tako i za raunarsku mreu. ak se i ureaji koji ne odgovaraju standardima strukturnog kabliranja i nemaju adekvatne konektore mogu uz pomo odgovarajuih jednostavnih adaptera prikljuiti na sistem.

Sistem strukturiranog kabliranja se sastoji od horizontalnih i vertikalnih kablovskih trasa. Razvodni orman pokriva deo horizontalne povrine, potujui tehniko ogranienje trase od najvie 90m duine, tako da se zavisno od arhitekture objekta, postavlja jedan ili vie razvodnih ormana po spratnoj osnovi, u kojima se koncentriu kablovske trase i smeta odgovarajua aktivna mrena

30

oprema. Vertikalne trase povezuju spratne razvodne ormane. I horizontalne i vertikalne kablovske trase se izvode u formi zvezde, da bi se obezbedilo da u sluaju prekida pojedine trase ostatak sistema radi. Ovaj sistem se osim horizontalnih trasa odnosi i na vertikalne, tako da se i sve vertikalne trase zavravaju u jednom centralnom razvodnom ormanu, a kablovska struktura ima oblik sloene zvezde, kojoj je poetak u centralnom razvodnom ormanu, a kraj u prikljunoj kutiji u okviru radnog mesta.

Sistemi strukturnog kabliranja se realizuju na tri hijerarhijska nivoa:

1. Kabliranje kampusa (kabliranje izmeu vie bliskih poslovnih zgrada);

2. Kabliranje kime (vertikalno kabliranje);

3. Horizontalno kabliranje (kabliranje spratova).

Kabliranje kampusa se odnosi na kabliranje izmeu razdelnika pojedinih zgrada (BD) i razdelnika kampusa (CD). Za prenos govora, alarmnih i upravljakih signala se koriste bakarni parini kablovi, kategorije 5, 5E i6. Za prenos video signala i podataka koriste se optiki kablovi. Maksimalna duina kablova iznosi 1500m.

Vertikalno kabliranje (okosnica, kima zgrade) vri povezivanje spratnih razdelnika (FD) i razdelnika zgrade (BD). U vertikalnom razvodu u zavisnosti od aplikacije razdvojeni su kablovski sistemi.

Horizontalno kabliranje se odnosi na deo kablovskog sistema izmeu spratnog razdelnika (FD) i zidne utinice (TO). Izmeu razdelnika i zidne utinice razvlai se ili bakarni parini kabl (kategorije 5, 5E, 6) ili optiki kabl. Za bakarne kablove, i razdelnik i zidna utinica koriste RJ 45 konektore, dok se za optike kablove koriste ST konektori. Maksimalna duina kablova izmeu spratnog razdelnika i zidnih utinica ne sme da pree 90m.

Horizontalno kabliranje obuhvata najvei broj kablova u celom kablovskom sistemu za sve primenljiv. Horizontali kablovski sistem, ukoliko je dobro dimenzionisan moe se, za sve primene, koristiti u duem vremenskom periodu.

31

3.2. Aktivna mrena oprema

3.2.1. Ripiter (Repeater)Ripiteri su jednostavni ureaji sa dva porta, koji rade na fizikom nivou. Pojednostavljeno reeno, na jednom portu (prikljuku) ripiter prima signal i prenosi na drugi port. Pritom ripiteri imaju tzv. 3R funkcionalnost:

Reamply

Reshape

Retime

tj. obnavljaju amplitudu, oblik i vremenske reference primljenog signala pre nego to ga proslede. Ripiter nema informacija o signalu koji pojaava, to znai da se podjednako odnosi i prema ispravnom i prema neispravnom signalu. Radi na prvom sloju OSI modela.

Dobra strana ripitera je u tome to predstavlja jeftin nain za poveanje maksimalnih rastojanja u mrei. Meutim, mana mu je to moe da pone emitovanje dok je emitivanje paketa sa neke stanice u toku, to dovodi do sudara. Zbog toga je dobro da oba porta ripitera imaju po jednu diodu za indikaciju emitovanja i diodu za indikaciju problema.

3.2.2. Hab (Hub)Hab je mreni ureaj koji takoe funkcionie na prvom OSI sloju (fizikom sloju). Na habu postoji vie konektora (obino su to RJ-45 konektori). Na svaki konektor se prikljuuje po jedan kabl, preko kojeg se povezuje po jedna radna stanica ili server. Omoguava povezivanje vie segmenata mree u jedan segment. Hab funkcionie slino kao ripiter: ono to primi na jednom svom portu hab emituje na svim ostalim portovima. Moe se posmatrati kao vieportni ripiter. U Ethernet mreama sa UTP i optikim kablovima hab je vor koji povezuje stanice i servere. Svaki ureaj povezan na Hub deli isti Broadcast domen i Collision domen. Zbog toga, samo jedan od raunara povezanih na Hub moe u jednom trenutku da vri transmisiju podataka. Moe se koristiti kao centralna taka u topologiji zvezde. Habovi uglavnom sadre izmeu 6 i 24 porta i mogu se postavljati i uklanjati u zavisnosti od potreba i u skladu sa razvojem mree. Najee se koriste pri konfigurisanju mrea. Habovi esto imaju jo jedan dodatni port koji se naziva uplink port. On slui za meusobno povezivanje dva haba. Povezivanje se vri tako to se spaja uplink port jednog haba sa obinim portom drugog haba.

32

Slika 3.9 Razliite veliine habova

Hab kao ureaj polako nestaje iz raunarskih mrea zbog sve nie cene svi ureaja koji nude znatno bolje performanse.

3.2.3. Mreni most (Bridge)To je ureaj koji povezuje udaljene mrene segmente. Radi u drugom sloju OSI modela, tj. u sloju veze podataka. Do sada smo videli da u datom trenutku na mrei moe da emituje samo jedna stanica. Ostale stanice oslukuju saobraaj i kada zakljue da je medijum slobodan alju svoje pakete. Moe se zakljuiti da bi bilo veoma zgodno logiki podeliti mreu na segmente koji se sastoje iz stanica koje meusobno najvie komuniciraju. To bi znailo da po dve stanice u razliitim segmentima mogu da komuniciraju istovremeno. Ako stanica iz jednog segmenta alje podatke stanici u drugom segmentu, tada ostalim stanicama nije dozvoljeno da komuniciraju.

Segmentaciju mree moemo izvriti ureajem koji se zove mreni most. Spolja je slian ripiteru, a funkciono ima sve njegove osobine uz dodatak nekoliko novih koje su veoma znaajne. Most proverava sadraj zaglavlja primljenog paketa da bi saznao MAC (fiziku) adresu izvora i odredita. Na osnovu toga, on formira tabelu MAC adresa za svaki port. Pojedini segmenti mree se nazivaju kolizioni domeni. Kada dobije broadcast paket (paket za sve raunare u mrei), mreni most ga samo prosleuje i ne pamti MAC adresu iz njegovog zaglavlja.

Postoji pravilo u segmentiranju mree po kome 80% saobraaja treba da se odvija u okviru kolizionih domena, a 20% da ide preko mosta. To znai da ukoliko neke dve stanice esto meusobno komuniciraju (npr. neka radna stanica i odreeni server), ne treba stavljati most izmeu njih. Mreni most unosi odreeno kanjenje kao posledicu obrade paketa, ali se ono uglavnom ne osea.

3.2.4. Svi (Switch) skretnicaSvi je za mreni most isto to je i hab za ripiter. Dakle, na sebi ima vei broj portova. To je ureaj koji prosleuje podatke od jednog mrenog segmenta do drugog putem odreene linije. Svaki port, kao i kod mosta, ima izvestan stepen inteligencije, odnosno ne vri samo retransmisiju paketa, ve upisuje MAC adrese u odgovarajuu tabelu. Za razliku od hub ureaja, svit podatke ne alje svim segmentima mree ve samo segmentu kome su oni upueni. Ovo se postie

33

tako to svit pravi namenske veze izmeu segmenata. Veoma znaajna mogunost koju svi poseduje je da se na svaki port svia moe prikljuiti stanica, a ne segment mree. Kolizioni domen u ovom sluaju ini stanica sa odgovarajuim portom. Sobraaj koji vidi stanica je samo onaj koji je direktno upuen za nju, kao i broadcast poruke.

SwitchHub Hub

Kolizioni domeni (collision domain)

Slika 3.10 Svi omoguava podelu LAN-a na vie kolizionih domena

Problem koji se javlja kod upotrebe svia je preoptereenje. Brzina kojom paketi pristiu na svi je regulisana upotrebom neke od ARQ tehnika izmeu dolaznog porta i ureaja koji na svi alje pakete. Meutim, moe se desiti da je veina dolaznog saobraaja upuena na neki od portova koji treba da ih prosledi dalje i koji to nije u stanju da uradi jer kapacitet odlazne veze to ne moe da podri. Paketi koji pristiu mogu da se baferuju do izvesne granice, posle koje se odbacuju. Svievi se bolje ili loije nose sa ovim problemom u zavisnosti od njihovog kvaliteta (veliine bafera - memorija i brzina obrade).

Kao to smo videli, mrea ne mora sadrati samo svieve ili samo habove, ve je treba balansirati u zavisnosti od potreba i budeta. Na primer, veoma je est sluaj u praksi da se na jedan port svia povee hab, a na taj hab vie stanica.

3.2.5. Usmeriva (Router)Za razliku od mrenih ureaja koje smo do sada videli i koji rade na prvom i drugom OSI nivou, ruteri rade na treem nivou, odnosno mrenom sloju. Glavna uloga rutera u mrei je da rutiraju (usmeravaju) pakete kako bi oni stigli do svog odredita. Informacija koja se koristi za ovu funkciju je odredina adresa smetena u paketu. Ruter obavlja ovu funkciju tako to po prispeu paketa izvue odredinu adresu, zatim nae odgovarajui zapis u tabeli rutiranja gde su smeteni podaci na koji port treba paket da se prosledi i odredi adresu sledeeg

34

rutera na putu ka kojem se paket usmerava. Ovaj proces se naziva address lookup. Kada se dobije ova informacija vri se proces komutacije (switching) gde se paket komutira sa ulaza na odgovarajui izlazni port odakle se alje dalje.

Pored ovih osnovnih funkcija ruteri vre i druge funkcije kao npr. provera ispravnosti paketa, obrada kontrolnih paketa itd. Najnoviji trendovi su da ruteri treba da obavljaju i dodatne funkcije kao npr. security protokoli, kvalitet servisa i sl. koji nameu dodatne zahteve ruterima. Takoe, broj korisnika raunarskih mrea je u stalnom porastu tako da je saobraaj koji generiu korisnici sve vei. Saobraaj se takoe uveava usled novih aplikacija koje zahtevaju veoma velike propusne opsege (npr. prenos video materijala u realnom vremenu). Da bi se zadovoljili zahtevi za poveanim saobraajnim koriste se linkovi sve veeg kapaciteta (do nekoliko desetina gigabita po sekundi) sa tendencijom da se ti protoci podignu na terabitske brzine. To znai da obrada paketa mora biti veoma brza i efikasna jer ruter pri takvim kapacitetima linkova mora da procesira milione paketa u sekundi i da ih prosleuje na odgovarajue izlazne portove. Postoji vie algoritama (algoritmi rutiranja) koji treba ovaj proces da naine to efikasnijim.

Router A

B

C

D

E

F

Odredite Sledei skokA .....B BC CD BE CF E

Tabela rutiranja za ruter A

Slika 3.11 Ruteri usmeravaju pakete na osnovu tabele rutiranja

Ruter se konfigurie i odrava svoje tabele rutiranja na osnovu mrenih adresa. Kada primi paket, ruter prvo proveri da li je adresa odredita na istoj mrei kao i adresa izvora. Ako jeste, paket se odbacuje. U suprotnom, ruter prosleuje paket odredinom ureaju ako je njegova mrea povezana na ruter ili sledeem ruteru na putanji do eljenog ureaja. Ruta se sastoji od tri elementa: destinacija, sledei ureaj na putanji i rastojanje, odnosno cena ukupne rute do odredita (koje se jo naziva i metrika). U nekim protokolima metrika predstavlja samo broj linkova na putanji do odredita, na nekim vreme u sekundama i/ili ostale parametre.

Svaki protokol rutiranja koristi razliiti algoritam za utvrivanje kada su dostupne nove rute i koja je ruta najbolja na osnovu metrike. Prosleivanje

35

paketa do mrea sa kojima ruter nije u direktnoj vezi moe da se vri na dva naina:

Statike putanje - Re je o putanjama koje administrator odreuje statiki. U sluaju da se topologija mree izmeni (usled kvarova, novih zahteva i sl.) administrator mora da izmeni putanje u skladu sa novom situacijom.

Dinamike putanje - Ove putanje ruter automatski saznaje nakon to administrator konfigurie protokol rutiranja. Za razliku od statikih putanja, im mreni administrator ukljui dinamiko rutiranje, informacije o rutiranju se samim procesom rutiranja automatski auriraju svaki put kada se od nekog rutera u okviru mree primi informacija o novoj topologiji.

3.2.6. Mreni prolaz (gateway)Mreni prolaz je hardverski ureaj i/ili softverski paket koji povezuje dva razliita mrena okruenja. Omoguava komunikaciju izmeu razliitih arhitektura i okruenja. Vri prepakivanje i pretvaranje podataka koji se razmenjuju izmeu potpuno drugaijih mrea, tako da svaka od njih moe razumeti podatke iz one druge. Mreni prolaz je obino namenski raunar, koji mora biti sposoban da podri oba okruenja koja povezuje kao i proces prevoenja podataka iz jednog okruenja u format drugog. Svakom od povezanih mrenih okruenja mreni prolaz izgleda kao vor u tom okruenju. Zahteva znaajne koliina RAM memorije za uvanje i obradu podataka. Radi u sloju sesije i aplikativnom sloju. Kako povezuje razliite mree, mreni prolaz menja format poruka da bi ih prilagodio krajnjim aplikacijama kojima su namenjene, vri prevoenje podataka (iz ASCII u EBCDIC kod, na primer) kompresiju ili ekspanziju, ifrovanje ili deifrovanje, i drugo.

Dakle, osnovna namena mrenih prolaza je konverzija protokola. Radi izmeu transportnog i aplikativnog sloja OSI modela. Danas u svetu postoji veliki broj autonomnih mrea, svaka sa svojim razliitim hardverom i softverom. Autonomne mree meusobno se mogu razlikovati po vie karakteristika: algoritmima za rutiranje, implementiranim protokolima, procedurama za administriranje i voenje politike mree i dr. No nezavisno od nabrojanih razlika, korisnici jedne mree imaju potrebu da komuniciraju sa korisnicima povezanim na drugu mreu.

3.2.7. Bezbednosna barijera (firewall)Firewall je bezbednosni hardverski ili softverski ureaj, najee smeten izmeu lokalne mree i javne mree (Interneta), ija je namena da titi podatke u mrei

36

od neautoriziranih korisnika (blokiranjem i zabranom pristupa po pravilima koje definie usvojena bezbednosna politika). Slui za spreavanje komunikacije zabranjene odreenom mrenom polisom. Vrlo esto ne moraju svi korisnici u LAN-u da imaju jednaka prava pristupa mrei. Postavljanjem firewall ureaja izmeu dva ili vie mrenih segmenata mogu se kontrolisati i prava pristupa pojedinih korisnika pojedinim delovima mree.

Slika 3.12 Princip rada firewall-a

Firewall moe biti softverski ili hardverski. Osnovna prednost hardverskih firewall-a je brzina rada i realizacija na specijalizovanom namenskom operativnom sistemu to ga ini neranjivijim na tom nivou. Osnovna prednost softverskog firewall-a je proirivost. Proirivost u ovom sluaju predstavlja mogunost proirenja skupa parametra paketa koji se mogu uzeti u obzir pre donoenja odluke ta e se sa paketom uraditi. Osnova rada firewall-a je u ispitivanju IP paketa koji putuju izmeu klijenta i servera, ime se ostvaruje kontrola toka informacija za svaki servis po IP adresi i portu u oba smera.

Odgovoran je za vie vanih stvari u okviru jednog informacionog sistema:

implementira bezbednosnu politiku

belei sumnjive dogaaje

upozorava administratora na pokuaje napada i pokuaje kompromitovanja bezbednosne politike

u nekim sluajevima obezbeuje statistiku korienja

Samo posedovanje firewall-a (hardverskog ili softverskog) ne znai da je

37

raunar/mrea koju on titi bezbedan. Naprotiv, firewall predstavlja samo alat koji je mogue iskoristiti za zatitu ukoliko je dobro podeen (ukoliko su dobro definisana bezbednosna pravila). Najbolji nain da se firewall podesi (ukoliko administrator nema iskustva u toj oblasti) je da se blokira sav saobraaj a da zatim za svaku konekciju posebno donese odluku da li je treba dopustiti, trajno ili privremeno, i za koje klijente.

3.2.8. ProxyUreaj tj. mreni servis koji omoguava klijentima da prave indirektne mree sa ostalim mrenim segmentima/servisima. Uloga indirektnih pristupa moe imati znaajnu ulogu kada je u pitanju bezbednost, privatnos i/ili performanse mree. Bezbednosni aspekt proksi ureaja ga najee izjednauje sa naprednijim firewall ureajima. Aspekt vezan za performanse mree se odnosi na mogunost proksi ureaja da udaljeni resurs (kome je ve ostvaren pristup) privremeno sauva u lokalnoj memoriji i na taj nain na ostale zahteve za istim resursom odgovori bez pristupa originalnom izvoru. Ovaj proces se naziva keiranje. Mana ovakvog pristupa jeste mogunost nesinhronizovanosti resursa skladitenog na proksi ureaju i u meuvremenu izmenjenog resursa na originalnom izvoru.

Kod nekih servisa (npr. e-mail, video-konferencije i sl.) nije mogue iskoristiti proksi ureaj za poveanje performansi mree i takvi pokuaju mogu imati katastrofalne posledice u bezbednosnom pogledu. Proksi ureaji su se uglavnom koristili kod pristupa HTML resursima ali i u toj oblasti sve vie izlaze iz upotrebe usled sve veih kapaciteta komunikacionih kanala i personalizacije Web sadraja.

Privatnost, kao trei mogui razlog korienja proksi ureaja, predstavlja mogunost klijenata da sve zahteve (ili samo zahteve vezane za odreeni sajt, grupu resursa i sl.) ostalim raunarima u mrei uputi putem proksi ureaja i na taj onemogui tano utvrivanje izvora zahteva. Proksi ureaji koji omoguavaju ovakav rad su esti na Internetu ali sve vie izlaze iz upotrebe usled zakonskih propisa koji zabranjuju mogunost anonimnosti, pre svega zbog kriminala i napada na regularne resurse.

38

3.3. Interfejsi raunara

3.3.1. Mrena karticaMrena kartica je ureaj koji povezuje raunar sa raunarskom mreom. esto se naziva: mreni adapter, mreni interfejs, NIC... Jedan od vanijih elemenata svake mrene kartice je MAC adresa koja ini da ovaj ureaj radi na 2. sloju OSI modela. MAC adresa predstavlja 48-bitni seriski broj koje IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) dodeljuje proizvoau.

Mrene kartice su se ranije najee u raunarima mogle nai u vidu zasebnih kartica dok se danas uglavnom integriu u matine ploe raunara. U jednom raunaru se moe nai i vie mrenih kartica, bilo na matinoj ploi, bilo u vidu zasebnih kartica.

Mrene kartice uglavnom imaju RJ-45 (UTP), BNC i/ili AUI (Attachment Unit Interface) konektore. Takoe, na mrenim karticama se uglavnom nalaze i LED diode koje slue za praenje aktivnosti kartice. Najee brzine na kojima rade mrene kartice su 10/100/1000 Mbit/s. Glavni proizvoai mrenih kartica su 3Com, Intel, Realtek, Marvell, VIA...

3.3.2. ModemModem je ureaj koji modulie nosei signal da bi enkodirao digitalnu informaciju i demodulie nosei signal da bi dekodirao preneenu informaciju. Najee se koriste za pristup Internetu putem telefonskih linija - POTS (Post Office Telephone Service).

Kod PC raunara se mogu nai kao interni (povezuju se na ISA ili PCI slot) ili eksterni (povezuju se na serijski port). Winmodemi ili Softmodemi su vrsta modema sa osiromaenim hardverom iju ulogu zamenjuje centralni procesor putem drajvera za odreeni OS (najee MS Windows). Najea maksimalna brzina prenosa je 56.000 bita/s (7KB/s).

3.3.3. ISDN Terminal AdapterISDN Terminal Adapter je ureaj koji povezuje terminal (npr. raunar) sa ISDN mreom. Poto obavlja istu funkciju kao

39

modem kod POTS mrea, esto se naziva i ISDN modem. Ovaj naziv je pogrean jer kod ISDN (Integrated Services Digital Network) mree nije potrebna modulacija/demodulacija.

Postoje ureaji koji kombinuju funkcionalnost ISDN TA i funkcionalnost klasinih modema sa interfejsom ka ISDN liniji. Takoe, postoje i ureaji koji imaju mogunost povezivanja i sa ISDN mreom i sa Ethernet mreom. Ovakvi ureaji najee poseduju i mogunost rutiranja.

Sa stanovita OSI modela ISDN linije rade na sledea tri sloja:

1. fizikom sloju

2. sloju podataka

3. mrenom sloju

3.3.4. ADSL/DSL modemADSL/DSL modem je ureaj koji povezuje jedan ili vie raunara na telefonsku liniju u cilju korienja ADSL (DSL) usluge. ADSL modemi koji omoguavaju ADSL uslugu za vie od jednog raunara nazivaju se i ADSL ruteri.

ADSL/DSL modemi rade na ADSL/DSL komunikacionoj tehnologiji koja omoguava daleko bri prenos podataka putem telefonske linije nego to je to sluaj sa standardnim modemima. Brzina prenosa podataka kod ADSL tehnologije je asimetrina tj. ADSL omoguava veu brzinu primanja podataka od slanja. Dolazna brzina prenosa se kree od 256 kbit/s do 8 Mbit/s u okviru od 1500 metara. Odlazna brzina prenosa se kree od 64 kbit/s do 1024 kbit/s. ADSL koristi dva opsega frekvencija - opseg od 25,875 kHz do 138 kHz se koristi za slanje podataka dok se opseg od 138 kHz do 1104 kHz koristi za prijem podataka. S obzirom da PSTN (Public Switched Telephone Network) radi na opsegu od 0 do 4kHz, korienjem ADSL tehnologije je putem jedne telefonske linije mogue u isto vreme slati i primati podatke i obavljati telefonske pozive.

40

3.4. ProtokoliPrenos podataka kroz mreu se obavlja po protokolima utvrenim pravilima koja su poznata svim uesnicima u komuniciranju. Protokol predstavlja standard (konvenciju) za ostvarivanje i kontrolu veze i prenosa podataka izmeu dve krajnje take. Komunikacioni protokol predstavlja set standardizovanih pravila za predstavljanje podataka, signalizaciju, proveru autentinosti i kontrolu greaka, neophodnih da bi se informacija prenela komunikacionim kanalom. Kljuni elementi protokola kojim se dogovara spremnost za slanje, spremnost za prijem, format podataka i sl. su:

sintaksa - format podataka i nivoi signala,

semantika kontrolne informacije u prenosu i kontrola greaka,

tajming brzina prenosa.

Razmena podataka u raunarskoj mrei je izuzetno sloena. Sa poveanjem broja umreenih raunara koji komuniciraju i sa poveanjem zahteva za sve savrenijim uslugama (servisima) neophodno je i usavravanje protokola. Posao komuniciranja je toliko sloen da je bilo neophodno razviti protokole u vie slojeva. Svaki sloj je namenjen za jedan odgovarajui posao. Kod prvobitnih raunarskih mrea, umreavanje se vrilo zavisno od proizvoaa raunarske opreme. Sav hardver i softver su bili vezani za jednog proizvoaa, tako da je bilo veoma teko vriti izmene, unapreivanja mree i sve je bilo izuzetno skupo. Uvoenjem standarda za komuniciranje po logiki jasno definisanim slojevima, pojavilo se vie proizvoaa softverske opreme. Standardima se omoguilo kombinovanje hardvera i softvera od razliitih proizvoaa, to je sve zajedno dovelo do pada cena opreme i softvera za umreavanje i do poveanja kvaliteta usluga u mreama.

Jedna od najbitnijih stvari kod umreavanja je adresiranje. Ako se posmatraju samo dva raunara, nema potrebe za adresiranjem, jer sve to se poalje sa jednog raunara namenjeno je drugom. Ve kada mreu ine tri raunara, pojavljuje se potreba za adresiranjem. Poslati podaci sa jednog raunara mogu biti namenjeni jednom od preosta dva raunara. Dodatno uslonjavanje nastaje ako se posmatra vie aplikacija na jednom raunaru, koje mogu da komuniciraju sa vie aplikacija na drugom raunaru. Ovde nije dovoljno samo adresirati raunar, ve i aplikaciju sa kojom se komunicira.

Koraci protokola moraju da se sprovedu u skladu sa redosledom koji je isti za svaki raunar u mrei. U predajnom raunaru ovi koraci se izvravaju od vrha ka dnu. U prijemnom raunaru ovi koraci moraju da se sprovedu u obrnutom redosledu.

41

Na predajnom raunaru protokol:

deli podatke u manje celine, nazvane paketi, koje moe da obrauje,

paketima dodaje adresne informacije tako da odredini raunar na mrei moe da odlui da li oni pripadaju njemu,

priprema podatke za prenos kroz mrenu karticu i dalje kroz mreni kabl.

Na prijemnom raunaru, protokoli sprovode isti niz koraka, ali obrnutim redosledom:

preuzimaju se podaci sa kabla

kroz mrenu karticu unose se paketi podataka u raunar.

iz paketa podataka uklanjaju se sve informacije o prenosu koje je dodao predajni raunar.

kopiraju se podaci iz paketa u prihvatnu memoriju (bafer) koja slui za ponovno sklapanje.

ponovno sklopljeni podaci prosleuju se aplikaciji u obliku koji ona moe da koristi.

Osnovni principi u dizajnu protokola su efikasnost, pouzdanost i robustnost i prilagodljivost. Potrebno je da oba raunara, predajni i prijemni, svaki korak izvedu na isti nain kako bi primljeni podaci imali istu strukturu kakvu su imali pre slanja. U mrei, vie protokola mora da radi zajedno. Njihov zajedniki rad obezbeuje ispravnu pripremu podataka, prenos do eljenog odredita, prijem i izvravanje. Rad vie protokola mora da bude usaglaen kako se ne bi dogaali konflikti ili nekompletne operacije, odnosno nekompletan prenos informacija. Rezultat tog usaglaavanje naziva se slojevitost (layering).

Uspostavljanje veze, prenos podataka i raskid veze odreeni su setom protokola koji su nadleni za jedan od sledeih poslova:

"Handshaking" - uspostavljanje veze;

Pregovaranje o razliitim karakteristikama veze;

Definicija poetka i kraja poruke;

Definicija formata poruke.

Definisanje pravila za obradu oteenih ili nepravilno formatiranih poruka (ispravka greaka);

42

Utvrivanje neoekivanog prekida veze i definisanje daljih koraka u tom sluaju;

Prekid veze.

3.4.1. Protokoli bez uspostavljanja vezePri korienju protokola bez uspostavljanja veze inicijalni korak pri prenosu podataka jeste samo slanje podataka. Ovom koraku ne prethodi procedura vezana za uspostavljanje veze kao to je to sluaj kod protokola sa uspostavljanjem veze. Iako je uspostavljanje veze najee osobina protokola sa pouzdanim prenosom, postoje protokoli koji omoguavaju pouzdan prenos bez uspostavljanja veze kao i protokoli koji ne garantuju bezbedan prenos iako koriste uspostavljanje veze.

3.4.2. Protokoli sa uspotavljanjem vezePri korienju protokola sa uspostavljanjem veze dve strane moraju da uspostave vezu izmeu sebe kao preduslov za razmenu podataka. Proces uspostavljanja veze moe se porediti sa pozivanjem telefonskog broja:

1. Strana koja poziva inicijalizuje liniju (podizanjem slualice) i unosi odredini broj.

2. Nakon poziva broja uspostavlja se veza koja jo uvek nije adekvatna za prenos podataka i eka se na primaoca poziva da podigne slualicu.

3. Nakon podizanja slualice primalac poziva obavetava pozivaoca da je spreman za razmenu podataka signalom halo.

4. Nakon pr